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1、模块六钢筋混凝土梁、板及构造6-1 混凝土结构的材料性能一、钢筋一、钢筋 混凝土结构对钢筋的性能要求：混凝土结构对钢筋的性能要求：n强度要高 n延性要好 n焊接性能要好 n与混凝土之间的黏结力要强 1、钢筋的品种、级别及选用、钢筋的品种、级别及选用 6-1 混凝土结构的材料性能按生产加工热轧钢筋余热处理钢筋热处理钢筋钢丝钢绞线冷轧带肋钢筋冷轧扭钢筋按化学成分碳素钢普通低合金钢6-1 混凝土结构的材料性能钢筋分类表6-1 混凝土结构的材料性能2、钢筋的力学性能、钢筋的力学性能1）钢筋的拉伸试验u有明显屈服点钢筋的应力-应变试验以热轧低碳钢为例，得到钢筋的强度、延性等力学性能指标u低碳钢在屈服时对
2、应的应力称为屈服强度，是钢筋强度设计时的主要依据 u无明显屈服点钢筋的应力-应变试验以高强钢丝为例，设计时取残余应变为0.2%时的应力作为假想屈服强度，称为“条件屈服强度”6-1 混凝土结构的材料性能2）钢筋的冷弯试验u既能够检验钢筋变形能力，又可以反映其内在质量，是比延伸率更严格的检验指标。6-1 混凝土结构的材料性能钢筋的冷加工钢筋的冷加工u钢筋的冷拉钢筋的冷拉只提高抗拉强度，不提高抗压强只提高抗拉强度，不提高抗压强度度 常温下将热轧钢筋拉到超过其屈服强度点，然后卸荷至零，使钢筋的强度得到提高，但其塑性有所下降。u钢筋的冷拔钢筋的冷拔钢筋抗拉和抗压强度都提高钢筋抗拉和抗压强度都提高 将热轧
3、钢筋用强力拔过比它本身直径还小的硬质合金拔丝模,可使钢筋强度大幅提高，但塑性大幅度下降。6-1 混凝土结构的材料性能3、钢筋的强度指标钢筋的强度指标u钢筋强度标准值钢筋强度标准值-对同一强度等级的钢筋，取具有一定保证率（不少于95%）的强度值作为该等级的标准值。u钢筋强度设计值钢筋强度设计值-钢筋混凝土结构按承载力设计计算时采用 设计值=强度标准值/材料的分项系数。6-1 混凝土结构的材料性能二、混凝土二、混凝土1、混凝土的强度、混凝土的强度l立方体抗压强度标准值立方体抗压强度标准值 立方体抗压强度标准值是按照标准方法制作、养护的边长为150mm150mm150mm的立方体试件，在28天龄期用
4、标准试验方法测得的具有95%保证率的抗压强度。混凝土划分为混凝土划分为14个强度等级：个强度等级：C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80 6-1 混凝土结构的材料性能,cu kfl混凝土轴心抗压强度混凝土轴心抗压强度 取棱柱体（150mm150mm300mm或150mm150mm450mm）标准试件测定混凝土轴心抗压强度 6-1 混凝土结构的材料性能cf图6.9 混凝土轴心抗压强度试验l混凝土轴心抗拉强度混凝土轴心抗拉强度 混凝土的轴心抗拉强度比抗压强度小很多，一般只有抗压强度的5%10%。6-1 混凝土结构的材料性能tf
5、2、混凝土的计算指标混凝土的计算指标 混凝土强度标准值混凝土强度标准值 混凝土轴心抗压强度标准值和轴心抗拉强度标准值具有95%的保证率。混凝土强度设计值混凝土强度设计值 混凝土强度设计值为混凝土强度标准值除以混凝土的材料分项系数 cckcffttkcff=1.4ccc6-1 混凝土结构的材料性能6-1 混凝土结构的材料性能 3、混凝土的收缩和徐变、混凝土的收缩和徐变1）混凝土的收缩-砼在空气中硬化体积缩小的现象n混凝土的收缩对混凝土的构件会产生有害的影响 n减少收缩的主要措施：控制水泥用量及水灰比、混凝土振捣密实、加强养护等，对纵向延伸的结构，在一定长度上需设置伸缩缝。6-1 混凝土结构的材料
6、性能2）混凝土的徐变-混凝土在长期不变荷载作用下应变随时间继续增长的现象 影响徐变的因素：水泥用量越大(水灰比一定时)，徐变越大。水灰越小，徐变越小。构件龄期长、结构致密、强度高，则徐变小。因此混凝土过早的受荷（即过早的拆除底板）对混凝土是不利的。骨料用量多，弹性模量高，级配好，最大粒径大，徐变小。应力水平越高，徐变越大。养护温度越高，湿度越大，水泥水化作用越充分，徐变越小。6-1 混凝土结构的材料性能4、混凝土的耐久性混凝土的耐久性u混凝土的耐久性是指在外部和内部不利因素的长期作用下，必须保持适合于使用，而不需要进行维修加固，即保持其原有设计性能和使用功能的性质。u对于一般建筑结构，设计使用
7、年限为50年，重要的建筑物可取100年 6-1 混凝土结构的材料性能提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下几个方面：提高混凝土耐久性的措施，主要包括以下几个方面：n选用适当品种的水泥及掺合料；n适当控制混凝土的水灰比及水泥用量；n长期处于潮湿和严寒环境中的混凝土，应掺用引气剂；n选用较好的砂、石集料；n掺用加气剂或减水剂；n改善混凝土的施工操作方法。6-1 混凝土结构的材料性能三、钢筋和混凝土之间的黏结力三、钢筋和混凝土之间的黏结力1.黏结力的组成 (1)由于混凝土收缩将钢筋紧紧握裹而产生的摩阻力；(2)由于混凝土颗粒的化学作用产生的混凝土与钢筋之间的胶合力；(3)由于钢筋表面凹凸不平与混凝土之
8、间产生的机械咬合力（最大，约占一半以上）2.保证钢筋与混凝土黏结力的构造措施详见6.2节 6-1 混凝土结构的材料性能 一、一般规定一、一般规定 1.钢筋级别及混凝土强度等级的选择钢筋级别及混凝土强度等级的选择 1）混凝土结构中的钢筋，应按下列规定选用：u普通钢筋宜选用HRB400、HRB500、HRBF400、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335、HPB300、RRB400钢筋。其中HRB400级钢筋具有强度高，延性好，与混凝土结合握裹力强等优点，是目前我国钢筋混凝土结构的主力钢筋。6-2 钢筋混凝土梁、板的构造规定u箍筋采用HRB400、HRBF400、HPB300、H
9、RB500、HRBF500钢筋，也可采用HRB335、HRBF335钢筋。u预应力钢筋宜采用预应力钢丝、钢绞线和预应力螺纹钢筋。6-2 钢筋混凝土梁、板构造规定2）混凝土材料的选用原则）混凝土材料的选用原则u钢筋混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C20；采用强度等级400MPa及以上钢筋时，混凝土强度等级不得低于C25。u承受重复荷载的构件，混凝土强度等级不应低于C30。u预应力混凝土结构的混凝土强度等级不宜低于C40；且不应低于C30。6-2 钢筋混凝土梁、板构造规定2、混凝土保护层、混凝土保护层-钢筋的外边缘到混凝土表面的距钢筋的外边缘到混凝土表面的距离离 混凝土保护层的作用：1）维持受力
10、钢筋与混凝土之间的黏结力 钢筋周围混凝土的黏结力很大程度上取决于混凝土握裹层的厚度，是成正比的。保护层过薄或缺失时，受力钢筋的作用不能正常发挥。2）保护钢筋免遭锈蚀 混凝土的碱性环境使包裹在其中的钢筋不易锈蚀。一定的保护层厚度是保证结构耐久性所必需的条件。6-2 钢筋混凝土梁、板构造规定6-2 钢筋混凝土梁、板构造规定3)提高构件的耐火极限 混凝土保护层具有一定的隔热作用，遇到火灾时能对钢筋进行保护，使其强度不致降低过快。规范规定，混凝土结构中混凝土保护层厚度且应符合附录D表D6的规定。环境等级环境等级板、墙、壳板、墙、壳梁、柱梁、柱一1520二a2025二b2535三a3040三b40506
11、-2 钢筋混凝土梁、板构造规定3、钢筋的锚固1）钢筋的基本锚固长度 式中：fy受拉钢筋的抗拉强度设计值(N/mm2)；ft锚固区混凝土轴心抗拉强度设计值，当混 凝土强度等级大于C60时按C60考虑；(N/mm2)d锚固钢筋的直径(mm)；钢筋的外形系数，按表6-3取值。dffltyab 表表6-3 6-3 锚固钢筋的外形系数锚固钢筋的外形系数钢筋类型钢筋类型光面钢筋光面钢筋带肋钢筋带肋钢筋螺旋肋螺旋肋钢丝钢丝三股三股钢绞线钢绞线七股七股钢胶线钢胶线钢筋外形系数钢筋外形系数0.160.140.130.160.176-2 钢筋混凝土梁、板构造规定abaall 2 2）受拉）受拉钢筋的锚固长度钢筋的
12、锚固长度al式中：式中：a a锚固长度修正系数，按下列规定取锚固长度修正系数，按下列规定取用，当多于一项时，可按连乘计算，但不应小于用，当多于一项时，可按连乘计算，但不应小于0.60.6：受拉钢筋的锚固长度应根据具体锚固条件按上受拉钢筋的锚固长度应根据具体锚固条件按上列公式计算，且不应小于列公式计算，且不应小于200mm：当当带肋带肋钢筋的钢筋的公称公称直径大于直径大于25mm时时取取1.10 0；环氧树脂涂层环氧树脂涂层带肋带肋钢筋钢筋取取1.25；施工过程中易受扰动施工过程中易受扰动的的钢筋钢筋取取1.10 0；当当纵向纵向受力钢筋的实际配筋面积大于其设计计算面受力钢筋的实际配筋面积大于其
13、设计计算面积时，积时，修正系数取设计计算面积与实际配筋面积修正系数取设计计算面积与实际配筋面积的比的比值值，但对有，但对有抗震设抗震设防要求及直接防要求及直接承受动力荷载的结构承受动力荷载的结构构件，构件，不应考虑此项修正。不应考虑此项修正。锚固区保护层厚度锚固区保护层厚度为为3d d时时修正系数修正系数可取可取0.80 0，保护保护层厚度层厚度为为5 5d d时时修正系数修正系数可取可取0.7 7，中间按内插取值，此，中间按内插取值，此处处d d为纵向受力带肋钢筋的直径。为纵向受力带肋钢筋的直径。6-2 钢筋混凝土梁、板构造规定6-2 钢筋混凝土梁、板构造规定3 3）锚固区横向构造钢筋）锚固
14、区横向构造钢筋 为防止为防止锚固锚固长度范围内长度范围内的混凝土破碎的混凝土破碎，应应配置配置横向构造钢横向构造钢筋筋加以加以约束约束，以维持其锚固能力。，以维持其锚固能力。当锚固钢筋保护层厚度不大于当锚固钢筋保护层厚度不大于5 5d d时，锚固长度时，锚固长度范围内应配置横向构造钢筋，其直径不应小于范围内应配置横向构造钢筋，其直径不应小于d d/4/4；对于梁、柱一类的杆状构件间距不应大于对于梁、柱一类的杆状构件间距不应大于5 5d d，对板、，对板、墙一类的平面构件间距不应大于墙一类的平面构件间距不应大于1010d d，d d为锚固钢为锚固钢筋的直径。筋的直径。6-2 钢筋混凝土梁、板构造
15、规定4 4）钢筋的机械锚固）钢筋的机械锚固当当支座构件支座构件因截面尺寸限制而无法满足因截面尺寸限制而无法满足规规定的锚固长度要求时，采用定的锚固长度要求时，采用钢筋弯钩或钢筋弯钩或机机械锚固是减少锚固长度的有效方式械锚固是减少锚固长度的有效方式，如图，如图6.10所示。所示。包括包括弯钩或弯钩或锚固端头在内的锚固长度锚固端头在内的锚固长度（投影长度）（投影长度）可可取为基本取为基本锚固锚固长度长度l labab的的0.60.6倍倍。钢筋弯钩或钢筋弯钩或机械锚固机械锚固的形式和技的形式和技术要求应符合表术要求应符合表6.46.4的规定的规定 图图6.10 6.10 钢筋弯钩和机械锚固形式钢筋弯
16、钩和机械锚固形式（a a）9090弯钩；（弯钩；（b b）135135弯钩；（弯钩；（c c）一侧贴焊锚筋；）一侧贴焊锚筋；（d d）二侧贴焊锚筋；（）二侧贴焊锚筋；（e e）穿孔塞焊锚板；（）穿孔塞焊锚板；（f f）螺栓锚头）螺栓锚头 6-2 钢筋混凝土梁、板构造规定6-2 钢筋混凝土梁、板构造规定表表6.4 6.4 钢筋弯钩或机械锚固的形式和技术要求钢筋弯钩或机械锚固的形式和技术要求锚固形式锚固形式技技 术术 要要 求求9090弯钩弯钩末端末端9090弯钩，弯后直段长度弯钩，弯后直段长度1212d d135135弯钩弯钩末端末端135135弯钩，弯后直段长度弯钩，弯后直段长度5 5d d一侧贴焊锚筋一侧贴焊锚筋末端一侧贴焊长末端一侧贴焊长5d5d同直径钢筋，焊缝满足强度要求同直径钢筋，焊缝满足强度要求两侧贴焊锚筋两侧贴焊锚筋末端两侧贴焊长末端两侧贴焊长3d3d同直径钢筋，焊缝满足强度要求同直径钢筋，焊缝满足强度要求焊端锚板焊端锚板末端与厚度末端与厚度d d的锚板穿孔塞焊，焊缝满足强度要求的锚板穿孔塞焊，焊缝满足强度要求螺栓锚头螺栓锚头末端旋入螺栓锚头，螺纹长度满足强度要求末端旋入螺
